本發(fā)明屬于自蔓延陶瓷內(nèi)襯鋼管技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種高致密陶瓷內(nèi)襯鋼管的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)，如電力、化工、冶金等行業(yè)中，耐磨、防腐蝕型管道有著廣泛的應(yīng)用。自蔓延高溫合成(shs)技術(shù)是一種利用外部能量誘發(fā)局部化學反應(yīng)，利用化學反應(yīng)自身放熱，使反應(yīng)持續(xù)進行，迅速制備材料的新技術(shù)。該理論由前蘇聯(lián)科學家merzhanov于1967年提出，并開展了離心力場對凝聚態(tài)物質(zhì)燃燒過程影響的研究。隨后美國和日本等國學者又詳細研究了該工藝。小田原修在1981年通過shs離心技術(shù)，制備出長5500mm、直徑330mm的陶瓷內(nèi)襯鋼管。
該陶瓷內(nèi)襯鋼管制備方法所涉及的技術(shù)原理是，將裝填反應(yīng)原料鋁熱劑的鋼管夾在高速離心機上，離心機產(chǎn)生的離心力，使反應(yīng)原料緊貼于鋼管內(nèi)壁，在鋼管一端引燃反應(yīng)原料，反應(yīng)原料依化學反應(yīng)方程式：fe2o3+2al＝al2o3+2fe，高溫燒結(jié)，發(fā)生shs反應(yīng)。反應(yīng)時放出大量的熱使產(chǎn)物融化，由于產(chǎn)物熔體的密度不同，在離心力的作用下，密度大的fe與基體結(jié)合，密度小的al2o3沿鋼管內(nèi)壁均勻分布，形成陶瓷層。
但是實施上述制備方法時，由于鋼管管壁有強烈的冷卻作用，使反應(yīng)產(chǎn)物處于熔融狀態(tài)的時間很短，里面產(chǎn)生的大量氣泡來不及排除，而得不到致密的氧化鋁陶瓷層。
為了增加陶瓷層的致密性，殷聲等人(中國專利90107244.3)在反應(yīng)物中加入各種添加劑，如sio2或堿金屬氧化物或堿土金屬氧化物。由于添加劑的存在，可以使陶瓷層的熔點降低，從而延長其在熔融狀態(tài)停留時間，從而提高陶瓷層的致密度。但是這種方法制備的陶瓷層中仍會殘留一定量的氣孔，使得成品裂紋率提高，而且成本也高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，為克服已有技術(shù)不足之處，提出一種高致密陶瓷內(nèi)襯鋼管的制備方法，本方法提高鋼管內(nèi)壁陶瓷層的致密度，使得陶瓷內(nèi)襯管具有良好的機械性能，耐腐蝕，耐熱沖擊，顯微硬度有較大的提高。
為達到上述目的，本發(fā)明提出一種高致密陶瓷內(nèi)襯鋼管的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
1)將研磨棒沿軸向安裝于鋼管內(nèi)，其軸線與鋼管軸線平行，研磨棒的兩端固定于鋼管的支撐物上，研磨棒的側(cè)面與鋼管內(nèi)側(cè)面留有一縫隙，該縫隙寬度與形成的陶瓷層厚度相適應(yīng)(其安裝位置可隨陶瓷層的厚度要求變動)；
2)將鋁熱劑按一定比例混合填充于鋼管內(nèi)，使鋼管在離心力的作用下高速旋轉(zhuǎn)，點火使鋁熱劑發(fā)生shs反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，生成熔融狀態(tài)的al2o3和fe的產(chǎn)物，形成陶瓷涂層內(nèi)襯，同時鋼管內(nèi)的研磨棒不斷將產(chǎn)物中的氣泡壓出，使生成的涂層材料致密性增強，并使陶瓷表面平整；
3)鋼管冷卻后取出研磨棒，得到光滑致密的陶瓷內(nèi)襯鋼管。
所述鋁熱劑為fe2o3+al，所述shs反應(yīng)為fe2o3+2al＝al2o3+2fe。
本發(fā)明中可采用2或3根研磨棒，其長度可等于或略大于制備的鋼管長度，直徑以不妨礙鋁熱劑的均勻噴涂過程為宜。
本發(fā)明的特點及有益效果：
本發(fā)明的制備方法由于熔體的密度不同，在離心力的作用下，密度大的fe與鋼管基體結(jié)合，密度小的al2o3沿內(nèi)壁均勻分布，形成陶瓷層內(nèi)襯。當產(chǎn)物處于熔融狀態(tài)時，由于鋼管仍繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，鋼管內(nèi)的研磨棒不斷將產(chǎn)物中的氣泡壓出，使生成的涂層材料致密性增強，同時使陶瓷表面平整，則冷卻后得到光滑致密的陶瓷內(nèi)襯鋼管。
凡是使用內(nèi)置研磨手段來增加陶瓷內(nèi)襯鋼管內(nèi)壁陶瓷層致密性的方法，都在本專利的保護范圍之內(nèi)，其中包括使用不同形狀、尺寸和數(shù)量的研磨棒類零件。
本發(fā)明制備的陶瓷內(nèi)襯鋼管，方法簡單，原料成本低，制備出的鋼管具有高精度，高致密度和高強度的特點，耐磨性和耐腐蝕性強。
具體實施方式
本發(fā)明提出的一種高致密陶瓷內(nèi)襯鋼管的制備方法結(jié)合實施例進一步說明如下：
生產(chǎn)內(nèi)襯厚為5mm的陶瓷復(fù)合鋼管的實施例包括以下步驟：
1)將三根研磨棒2(所用材料為al2o3，棒直徑為50mm,長為1000mm)沿軸向置于鋼管1(鋼管直徑φ為430mm，長為1000mm,厚度為12mm)內(nèi)，其軸線與鋼管軸線平行，研磨棒的兩端固定于鋼管的支撐物上，研磨棒的側(cè)面與鋼管內(nèi)側(cè)面留有一縫隙，該縫隙寬度約為5mm；
2)將鋁熱劑的成分fe2o3+al按質(zhì)量：鋁粉(5936g)，氧化鐵粉(20860g)，長石粉(392g)，石英粉(392g)，混合填充于鋼管內(nèi)，使鋼管在離心力的作用下高速旋轉(zhuǎn)，當離心機轉(zhuǎn)速達到380轉(zhuǎn)/分時，點火使鋁熱劑發(fā)生shs反應(yīng)fe2o3+2al＝al2o3+2fe，反應(yīng)放出大量的熱，生成熔融狀態(tài)的al2o3和fe。由于熔體的密度不同，在離心力的作用下，密度大的fe與鋼管基體結(jié)合，密度小的al2o3沿內(nèi)壁均勻分布，形成厚度為5mm的陶瓷層內(nèi)襯。當產(chǎn)物處于熔融狀態(tài)時，由于鋼管仍繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，鋼管內(nèi)的研磨棒不斷將產(chǎn)物中的氣泡壓出，使生成的涂層材料致密性增強，同時使陶瓷表面平整，
3)鋼管冷卻后取出研磨棒，得到光滑致密的陶瓷內(nèi)襯鋼管。
本發(fā)明中的可采用2或3根al2o3研磨棒，其長度可等于或略大于制備的鋼管長度，直徑以不妨礙鋁熱劑的均勻涂覆過程為宜。
本發(fā)明制備的陶瓷內(nèi)襯鋼管，方法簡單，原料成本低，制備出的鋼管具有高致密度(可達到80％～95％)。高強度和高精度的特點，耐磨性和耐腐蝕性強。